TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS DE ANÁLISE APLICADAS AO

Nos últimos anos, as técnicas de análises espectroscópicas vêm sendo utilizadas para identificar o grau de humificação da matéria orgânica do solo, permitindo observar as

mudanças que ocorrem na conformação estrutural dos grupos funcionais da matéria orgânica, sendo que o seu uso em conjunto permite o estudo das características estruturais da matéria orgânica. Entre esses métodos destacam-se: RPE, RMN, FTIR, espectroscopia ótica no UV-

visível e Fluorescência no UV - visível.

A espectroscopia de fluorescência (detalhado no capítulo 3) tem sido amplamente utilizada para estudos das substâncias húmicas. Zsolnay et al. (1999) e Kalbits et al. (1999) a utilizaram para avaliar o grau de humificação e o tamanho molecular das substâncias húmicas. Senesi et al. (1991), com a finalidade de estabelecer critérios para diferenciação e classificação das substâncias húmicas, propuseram a utilização das propriedades fluorescentes dessas substâncias e Milori et al. (2002) determinaram através dessa técnica o grau de humificação de ácidos húmicos.

2.14.1 Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica

A RPE avalia o grau de humificação das substâncias húmicas através da quantificação de radicais livres do tipo semiquinonas (SENESI, 1990, MARTIN-NETO et al., 1994a; SAAB, 1999; SAAB; MARTIN-NETO, 2003). Essa técnica é uma das poucas, entre os métodos de laboratório que pode fornecer informações estruturais, sem artefatos ou condições experimentais restritivas, sobre a complexação dos íons metálicos paramagnéticos (Fe+3, Cu+2, Mn+2, Cr+3 e outros) com as substâncias húmicas (MARTIN-NETO et al., 1991).

2.14.2 Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear

A RMN permite a visualização de grupos funcionais que compõem as substâncias húmicas e correlaciona o grau de humificação com o grau de aromaticidade das substâncias

húmicas (KRØSSHAVN et al., 1992, ZECH et al., 1997), sendo extensivamente utilizada para informações sobre os núcleos de 1H, 13C, 31P, 15N e 27Al, identificação de mecanismos de decomposição, efeitos de cultivo, caracterização de formas orgânicas de nitrogênio e fósforo e interação da matéria orgânica com xenobióticos e metais. Através da espectroscopia de RMN de 13C a caracterização estrutural e a determinação do grau de aromaticidade e alifaticidade das substâncias húmicas, em amostras nos estados sólido e líquido podem ser determinados (SAAB, 1994; SAAB; MARTIN-NETO, 2007).

Esta técnica é atualmente a mais usada para caracterizar as substâncias húmicas do solo, sendo possível a utilização de amostra sólida ou líquida (CONTE et al., 1997), não sendo destrutiva e preservando a amostra para outras análises com economia de solventes e permitindo a avaliação in situ da matéria orgânica do solo. No entanto, apresenta algumas limitações como baixa sensibilidade devido à pequena abundância natural da maioria dos núcleos e os tempos de relaxação muito longos que exigem experimentos com longa duração.

2.14.3 Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier.

Esta técnica baseia-se no fato de que os diversos tipos de estruturas moleculares e de ligações químicas existentes numa molécula absorvem radiação eletromagnética na região do infravermelho, em comprimento de onda característico, fazendo com que cada ligação química vibre numa faixa espectral específica que vai refletir o ambiente químico de inserção de cada grupo de átomos analisado (CERETTA et al., 1999).

A FTIR é uma ferramenta que permite analisar a natureza química, reatividade e arranjo estrutural de grupos funcionais contendo oxigênio, a presença de proteínas e carboidratos e a eficiência do processo de purificação da amostra quanto à contaminantes como argila, sais e metais (STEVENSON, 1994).

Segundo Benites et al. (1999), a introdução da técnica de transformada de Fourier na determinação dos espectros de infravermelho proporcionou avanços como maior velocidade na leitura dos espectros, proporcionando uma melhoria na definição dos sinais e exatidão na análise e redução do custo do equipamento, tornando-se um método simples e barato comparado a outras técnicas espectroscópicas, além da pequena quantidade de amostra requerida na análise.

Complementando os dados obtidos por RMN, as análises de FTIR têm sido usadas para identificar grupos funcionais carboxila, amina, hidroxila, carbonila e outros (SCHNITZER, 1978; STEVENSON, 1994). Estas informações são úteis porque permitem identificar possíveis processos de oxidação e alteração de grupos funcionais, associados aos efeitos de manejos, devido, por exemplo, ao aumento ou redução da aeração do solo, mudança de pH, complexação com micronutrientes de fertilizantes ou ocorrendo naturalmente no solo, e com metais pesados.

2.14.4 Espectroscopia de Absorção de Luz UV- visível.

A Espectroscopia de UV-visível envolve transições eletrônicas. A razão das absorbâncias 465 e 655 nm (E4/E6) tem sido muito utilizada, apesar de existir controvérsias a

seu respeito, como um indicador do grau de condensação e humificação das substâncias húmicas de solos. Com o aumento da massa molecular e da condensação dos anéis essa razão decresce, sendo utilizada como um indicador do grau de condensação Assim, se a razão E4/E6 é baixa, indica alto grau de condensação dos constituintes aromáticos e se for alta infere-se a presença de um número relativamente maior de estruturas alifáticas.

Recentemente Saab e Martin-Neto (2007), estudando AH de gleissolos mostraram que a razão E4/E6 correlacionou muito bem com a quantidade de anéis aromáticos condensados,

determinados por CP/MAS RMN 13C juntamente com a técnica de defasagem dipolar.

A espectroscopia de UV-visível é muito utilizada devido ao fácil manuseio, rapidez e baixo custo operacional. Possui também baixos limites de detecção, o que possibilita determinações em pequenas quantidades de amostra e possibilidade de quantificação a partir de comparações com padrões. Porém, não é uma técnica qualitativa, pois, como é uma absorção molecular, o espectro gerado é de bandas. Os espectros no UV-visível correspondem a um gráfico de freqüência ou comprimento de onda de absorção, relacionado com a intensidade de absorção, medida em transmitância ou absorbância.

Uma outra técnica espectroscópica também usada na análise de solos é a fluorescência e, mais recentemente, a fluorescência induzida por laser, a qual tem se mostrado eficaz na análise de solos inteiros. Essa técnica será tratada no capítulo a seguir.